JP5808593B2 - 鉄骨有孔梁の補強構造 - Google Patents
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Description
なお、本発明における鉄骨梁は、梁継手部を有するブラケットタイプの鉄骨梁だけでなく、梁継手部を有しないノンブラケットタイプの鉄骨梁も含む概念である。
また、請求項2に係る鉄骨有孔梁の補強構造によれば、ウェブ部に貫通孔がない無孔(無開口)の鉄骨梁と同等の力学的性状を得ることができる。また、補強プレートの長さS2と比較して、鉄骨柱側の補強プレートの長さS1を短くすることができる。従って、補強プレートの材料コストを削減することができる。
S2≧3R ・・・(1)
1.75R≦D≦3.25Rの場合、
D−0.25R≦S1≦D ・・・(2)
2.25R<Dの場合、
S1≧3R ・・・(3)
S2≧2.5R ・・・(4)
1.75R≦D≦2.75Rの場合、
D−0.25R≦S1≦D ・・・(5)
2.75R<Dの場合、
S1≧2.5R ・・・(6)
本性能解析では、補強プレートの長さ、形状等をパラメータとし、解析モデルを用いた有限要素法による解析を行った。
図8(A)及び図8(B)には、各解析モデルの基本モデルが示されている。基本モデルにおけるH形鋼梁60は、曲げモーメントが卓越するロングスパン梁を模擬したものであり、長手方向一端部が図示しない鉄骨柱に固定された片持ち梁とされている。H形鋼梁60は、上下一対のフランジ部60Aとウェブ部60Bを備えたFAランク相当のH形鋼(強度490N/mm2級)であり、梁スパンが1600mm、梁成が300mmとされている。また、H形鋼梁60のウェブ部60Bには中心Cを中心とした半径R(=55mm)の円形の貫通孔64が形成されており、ウェブ部60Bの最大断面欠損面積Gmaxが660mm2(=半径55mm×2×板厚6mm)とされている。また、H形鋼梁60のウェブ部60Bの拘束端60BKから貫通孔64の中心Cまでの距離Dは、2Rとされている。更に、H形鋼梁60のウェブ部60Bの板厚は6mmとされている。
性能評価では、全塑性耐力及び塑性変形倍率の2つの項目について評価した。なお、全塑性耐力及び塑性変形倍率の2つの項目が以下の基準値を満たすことが必須条件である。全塑性耐力とは、図11(A)に示されるように、解析結果から得られた荷重変形関係において、初期剛性の延長線80と二次勾配の延長線82が交差する交点84の荷重(耐力)を意味し、無孔のモデル1の全塑性耐力を基準にモデル2〜9の全塑性耐力を評価した。また、塑性変形倍率は変形性能を表す指標であり、図11(B)に示されるように、前述した全塑性耐力の変位をδPとし、最大耐力の変位をδUとしたときに、塑性変形倍率=(δU/δP)−1で表されるものであり、鋼構造限界状態設計指針・同解説(日本建築学会)に規定されたFAランクに相当するP−1―1区分(塑性変形倍率≧4)を基準に、モデル2〜9の塑性変形倍率を評価した。
図12〜図15には、性能解析の結果が示されている。
12B ウェブ部
12BK 拘束端
14 貫通孔
16 各補強プレート
16A 上端部
16B 下端部
16Lo 長手方向一端
16Li 長手方向他端
18 補強プレート
18U1 上端部
18U2 下端部
18Lo 長手方向一端
18Li 長手方向他端
20 形鋼梁
20B ウェブ部
20BK 拘束端
22 貫通孔
24 貫通孔
26 補強プレート
26Lo 長手方向一端
26Li 長手方向他端
30 鉄骨柱
34A 端部(拘束端)
46 補強プレート
46Lo 長手方向一端
46Li 長手方向他端
48 補強プレート
48Lo 長手方向一端
48Li 長手方向他端
50 鉄骨梁
50B ウェブ部
52 貫通孔
60 H形鋼梁
60B ウェブ部
60BK 拘束端
64 貫通孔
66 フラットバー(補強プレート)
68 L形鋼(補強プレート)
70 フラットバー(補強プレート)
CP 切断面
CP1 切断面
CP2 切断面
Claims (2)
- 梁継手部を避けてウェブ部に円形の貫通孔が形成された鉄骨梁と、
前記ウェブ部の片面に設けられ、長手方向を前記鉄骨梁の梁軸方向にして前記貫通孔の上下にそれぞれ配置されると共に、上下端部が前記ウェブ部に接合された補強プレートと、
を備え、
前記梁軸方向と直交しかつ前記貫通孔の中心を通る切断面で前記補強プレート及び前記ウェブ部を切断したときに、前記補強プレートの断面積の合計値が、前記貫通孔により欠損された前記ウェブ部の最大欠損断面積以上とされ、
前記切断面から前記補強プレートの長手方向両端までの長さをそれぞれS 1 ,S 2 、前記貫通孔の半径をRとしたときに、
前記補強プレートがL形鋼の場合、S 1 ≧2.5R、かつS 2 ≧2.5Rとされ、
前記補強プレートがL形鋼以外の場合、S 1 ≧3.0R、かつS 2 ≧3.0Rとされている鉄骨有孔梁の補強構造。 - 梁継手部を避けてウェブ部に貫通孔が形成された鉄骨梁と、
前記ウェブ部の片面に設けられ、長手方向を前記鉄骨梁の梁軸方向にして前記貫通孔の上下にそれぞれ配置されると共に、上下端部が前記ウェブ部に接合された補強プレートと、
を備え、
前記梁軸方向と直交しかつ前記貫通孔の中心を通る切断面で前記補強プレート及び前記ウェブ部を切断したときに、前記補強プレートの断面積の合計値が、前記貫通孔により欠損された前記ウェブ部の最大欠損断面積以上とされ、
前記鉄骨梁が接合される鉄骨柱によって拘束される前記ウェブ部の拘束端から前記貫通孔の中心までの距離をD、前記貫通孔の半径をR、前記切断面から前記鉄骨柱側の前記補強プレートの長手方向一端までの長さをS 1 、前記切断面から前記補強プレートの長手方向他端までの長さをS 2 としたときに、
前記補強プレートがL形鋼の場合、1.75R≦D≦2.75R、かつD−0.25R≦S 1 ≦D、かつS 2 ≧2.5Rとされ、
前記補強プレートがL形鋼以外の場合、1.75R≦D≦3.25R、かつD−0.25R≦S 1 ≦D、かつS 2 ≧3.0Rとされている鉄骨有孔梁の補強構造。
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